مبادئ فيزيائية

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 12

السفر عبر الزمن Time Travel

هل يمكننا أن نسافر إلى الماضي، أو إلى المستقبل؟ هل هذا ممكن؟ وهل أفلام الخيال العلمي تحمل في طياتها ثقة العلماء في أن يتحقق حلم الإنسان في السفر عبر الزمن؟

في عام 1971 قام العلماء بتجربة حول نسبية الزمان, فتم وضع أربع ساعات ذرية من السيزيوم على طائرات نفاثة تقوم برحلات منتظمة حول العالم، في اتجاهات شرقية وغربية. وبمقارنة الأزمنة التي سجلتها الساعات على الطائرات مع الزمن الذي سجل بمرصد البحرية الأمريكية، وجد أن الزمن المسجل على الطائرات أبطأ منه على الأرض بفارق ضئيل يتفق مع قوانين النسبية الخاصة.

وفي عام 1976  وضعت ساعة هيدروجينية في صاروخ وصل إلى ارتفاع 10,000 كيلومتر عن سطح الأرض، حيث أصبحت الساعة على الصاروخ في مجال جاذبي أضعف منه على سطح الأرض (وهذه التجربة لها علاقة بالنظرية النسبية العامة التي تدرس العلاقة بين الزمن والجاذبية). وقورنت إشارات الساعة على الصاروخ بالساعات على الأرض، فوجد أن الساعة على الأرض أبطأ منها على الصاروخ بحوالي 4.5 جزء من عشرة آلاف مليون من الثانية، بما يتفق مع تنبؤات النسبية العامة بدقة عالية. والساعة الهيدروجينية الحديثة تعمل بدقة يعادل فيها الخطأ ثانية واحدة في كل ثلاثة ملايين سنة. وهذه القياسات تثبت – بلا شك – الظاهرة المعروفة بتمدد الزمن, والتي تعد أهم تنبؤات النظرية النسبية. فالتجربة الأولى تثبت أن الزمن (يتمدد) كلما ازدادت سرعة الجسم، أما التجربة الثانية فتثبت أن الزمن يتمدد إذا تعرض الجسم لمجال جاذبي قوي.

اعلانات جوجل

وتمددالزمن ليس مفهوما فيزيائيا نظريا خاصا بالأجسام الدقيقة دون الذرية، وإنما هو تمدد حقيقي في الزمن الذي يحيا فيه الإنسان. فلو زادت سرعة إنسان ما في سفينة فضاء مثلا إلى حوالي 87% من سرعة الضوء، فإن الزمن يبطؤ لديه بمعدل 50%. ولو سافر على السفينة لمدة عشرة أعوام – مثلا – فسيجد ابنه المولود حديثًا قد أصبح عمره عشرين عامًا، أو أن أخيه التوأم يكبره بعشرة أعوام.

إن تمدد الزمن والسفر في الزمن، هو حقيقة مثلما أن الأرض كروية وأن المادة تتكون من ذرات وأن تحطيم الذرة يطلق طاقة هائلة. كما أن السفر بسرعة تقترب من سرعة الضوء هو أمر ممكن فيزيائيا وتكنولوجيا، فقد اقترح أحد العلماء تصميم سفينة فضائية تعتمد على محرك دمج نووي يستخدم المادة المنتشرة في الفضاء كوقود، وأن يتم التسارع بمعدل يساوي عجلة الجاذبية الأرضية. وفي تصميم كهذا يمكن أن تصل سرعة السفينة إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء خلال عام واحد، وبالتالي يبطؤ الزمن إلى حد كبير، وبالنظر إلى التطور المستمر للتكنولوجيا حاليًا يصبح من المعقول تمامًا افتراض إمكانية بناء مثل هذه السفينة الصاروخية في المستقبل.

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتين

والسؤال الذي يطرح نفسه هنا ما علاقة النظرية النسبية والسفر عبر الزمن؟ ان هذه العلاقة وجدت مع معضلة التوأم التي تنبأت بها النظرية النسبية.  حيث وجدنا انه كلما كانت السرعة التي انطلق بها احد التوأمين كلما كان الفارق الزمني كبيرا والحلم الذي يراود العلماء والمفكرين هو ان تبلغ السرعة النسبية سرعة الضوء وهنا يتوقف الزمن وإذا فاقت سرعة الجسم سرعة الضوء فان السفر عبر الزمن سيكون ممكنا.

وكل ما يعتقد بصحة النظرية النسبية فانه سوف يدرك على الفور ان الأحداث التالية سوف تتحقق وهي على النحو التالي:

حتى تستطيع السفر بسرعة اكبر من سرعة الضوء فان ذلك يعني ان الجسم مر بسرعة الضوء مثلما لو كنت تسافر بسرعة 50 كيلو متر في الساعة فمن المؤكد انك مررت بسرعة 49 كيلو متر في الساعة.  وحيث ان النظرية النسبية تستنتج ان الزمن يتوقف عند سرعة الضوء وان الطول ينكمش إلى لاشيء وان الكتلة تصبح لانهائية بحيث تقاوم أي تسارع وهذا يتطلب طاقة لانهائية لتحريكه. وهذه الشروط تجعل الأمر غير مناسب للحياة.

لذلك فإننا نستطيع ان نستنتج ان السفر عبر الزمن بالاعتماد على النظرية النسبية يحتاج إلى التغلب على الكثير من الأمور المستحيلة، وبإذن الله سوف نناقش موضوع السفر عبر الزمن بالاعتماد على النظرية النسبية العامة في موضوع منفصل.

الخلاصة Conclusion

من ما سبق نجد ان النظرية النسبية تتعامل مع ظواهر غريبة عنا مثل الانكماش الطولي والتأخير الزمني وغيرها من الظواهر التي تم مناقشتها في هذا المقال. وقد تبدو هذه الظواهر غير واقعية وعديمة الفائدة.  ولكن الكثير من المشاهدات الفلكية والظواهر الطبيعية لم تجد لها تفسيرا سو التفسير المقدم من النظرية النسبية كذلك العلاقة بين تكافؤ الكتلة والطاقة وتطبيقاتها السليمة والحربية لهي اكبر دليل على قوة النظرية النسبية ومكانتها العلمية. وهنا سوف نلخص النقاط الأساسية التي تم استعراضها في هذا المقال:

اعلانات جوجل

(1) لا يوجد محور إسناد مميز ثابت يمكن ان نسند له الأحداث.

(2) كل قوانين الفيزياء تطبق بالتساوي على كافة محاور الإسناد.

(3) سرعة الضوء ثابتة في كل محاور الإسناد.

(4) لا يوجد حدثين في نفس اللحظة في محاور الإسناد المختلفة.

(5) الزمن يتباطأ كلما زادت السرعة وهذا فقط لمراقب في محور إسناد مختلف.

(6) الأجسام تنكمش كلما زادت سرعتها عندما يتم رصدها من محور إسناد مختلف.

(7) لا تتعامل النظرية النسبية مع الأحداث في حالة التسارع.

اعلانات جوجل

(8) تزداد كتلة الجسم بزيادة سرعته.

(9) لا يمكن لأي شيء ان يسافر بسرعة اكبر من سرعة الضوء.

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتين

جمال النظرية النسبية يكمن في دمج الأبعاد المكانية مع الأبعاد الزمنية ودمج الكتلة مع الطاقة.

اعلانات جوجل

وفي الختام أدعو الله ان أكون وفقت في شرح النظرية النسبية بشكل مبسط بدون الخوض في التعقيدات الرياضية، وان شاء الله لنا عودة مع النظرية النسبية بتوسع أكثر وتفاصيل أدق.

إلى اللقاء

اعلانات جوجل

د. حازم فلاح سكيك

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 1

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 2

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 3

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 4

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 5

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 6

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 7

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 8

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 9

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 10

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 11

 

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى